真空镀膜在高阻隔性包装材料上的应用_顾春生

真空镀膜在高阻隔性包装材料上的应用

顾春生

（博斯特（上海）有限公司真空镀膜设备销售经理）

摘要：高阻隔性包装材料在食品、饮料、生鲜、药品、电子产品、化工等行业具有广泛的应用。真空镀膜技术生产制备高阻隔陶瓷膜包装材料是近期全球包装材料工业的热点，本文将简要介绍市场上主要的高阻隔性包装膜产品，并对真空镀膜方法生产高阻隔性包装材料的相关工艺技术进行了详细的探讨。

关键词：高阻隔包装材料真空镀膜陶瓷膜

Vacuum coating manufactured high－

performance barrier film for packaging applications

William GU

Bobst（Shanghai）Ltd．Sales Manager for Vacuum Coating＆Metallizing Abstract：High－performance barrier film has a diversified application in packaging food，bev-erage，fresh，medicine，electronics，chemistry，etc．Vacuum coating technology manufactured high performance barrier film is the global research focus in recent years．Main kinds of barrier film products in the market have been introduced in this paper，and5main vacuum coating techniques used in manufacturing high performance barrier film products have been discussed in details．

Key words：High Barrier Packaging materials vacuum coating ceramic film

20世纪50年代美国在金属铝箔上采用热熔挤出聚乙烯的方法制备得到铝塑复合膜，这可以认为是当代高阻隔包装材料工业的开始［1］。高阻隔包装材料可以有效避免空气中的氧气和水气的侵入使商品氧化、变质、受潮和发霉，也可以防止香味、香气等挥发成分的流失，从而可以使各类食品更长时间内保持更高品质。从20世纪90年代开始到今天，高阻隔包装材料经历了一个爆炸式的发展过程，目前市场上高阻隔包装材料众多，如牛奶和果汁包装常用的纸塑铝复合包装、油炸食品常用的镀铝膜包装、啤酒等含汽饮料的氧化硅PET瓶包装［2，3］等等。本文将简要的介绍市场上各种高阻隔包装材料产品，然后着重讨论真空镀膜工艺生产高阻隔性包装材料的基本技术原理及相关市场发展趋势。

高阻隔性包装材料市场简介

高阻隔性包装材料主要是指能够对氧气、水气等小分子气体和细菌等微生物具有较好隔离作用的包装材料。高分子塑料膜材料如PET（聚酯）、PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）等均具有众多优点，是“天然的"包装材料，但塑料材料自身的结构特性决定了其对各种气体和小分子化学物质的阻隔能力很差。例如，25微米厚度的普通BOPET膜（双向拉伸聚脂膜）对水汽或者氧气的阻隔能力一般为50－100克/平方米·

天［4］

。在自然状态下，物质浓度的差异将导致该物质从高浓度区域向低浓度区域扩散，扩散的最终的目是

使各区域的物质浓度达到相同。例如，水气和氧气会

使炸薯片等油炸食品受潮并变质，

因此炸薯片包装袋的主要功能是阻隔大气中的水气和氧气透过包装袋

向袋内扩散，进入包装袋内的水气和氧气越少，该类产品的货架时间越长。高阻隔包装材料可以极大地延缓这一过程，在更长的时间内保持食品的初始特性。

目前高阻隔包装材料已经形成了纸塑铝高阻隔包装和薄膜类高阻隔包装两个主要分类，其中纸塑铝高阻隔包装具有优良的阻隔性能，主要用来包装果汁、牛奶等食品，缺点是成本较贵。薄膜类高阻隔包装材料具有较好的阻隔性能，同时包装轻便、价格便宜、透明、方便使用等优点，在市场上的应用越来越多

。

市场上的薄膜类高阻隔包装膜种类众多，基

本结构为“三明治”三层复合结构。如图1所示，表层PET 、PP 或PE ，中间为阻隔层，底层为PET

或PE 或其他热封层。为了实现更好的包装性能，市场上高阻隔包装膜一般具有更多层，如增加尼龙层增加包装的耐穿刺性。阻隔层可分为塑料阻隔层和无机材料阻隔层，据此可以将薄膜类高阻隔包装材料分为以下两类：

（1）塑料阻隔层的高阻隔包装材料。采用热熔挤出的方法将具有良好阻隔性能的塑料制备成

高阻隔膜，

目前具有较好阻隔性的塑料主要有EVOH （乙烯/乙烯醇共聚物）［5］，PA （尼龙）［6］，

PVDC （聚偏二氯乙烯）［5］等。也可以采用传统涂布方法制备一层具有较好阻隔能力的涂层，例如采用传统涂布生产工艺将含有纳米二氧化硅的PVA （聚乙烯醇）溶液涂敷到PET 或PE 等基膜上形成高阻隔层［1］

。当前市场的塑料阻隔层主要是EVOH 层。EVOH 的阻隔性能取决于乙烯的含量，一般来说当乙烯含量增加时候，气体阻隔性下降，

但易于加工。较好的EVOH 膜的阻隔性能可以达

到0．5－5克/平方米·天的氧气阻隔率［5］

。并且EVOH 的透明性、机械强度和耐寒性都非常优异。EVOH 通常与PE （聚乙烯）、PA （尼龙）、PP （聚丙烯）等材料多层热熔共挤制备复合包装膜材料，为了达到更好的阻隔性能，阻隔模总层数可以多达十几层甚至更多。EVOH 阻隔膜用途广泛，食品包装的应用如无菌包装、热罐和蒸煮袋，包装奶制品、肉类、果汁罐头和调味品。非食品包装的应用如包装溶剂、化学药品、汽油桶内衬、电子元件等。国内多家水产公司出口海鲜均使用PE /EVOH /PA6/ＲVOH /PE 五层共挤出膜真空包装。（2）无机阻隔层的高阻隔包装材料。通过真空镀膜的工艺方法将一层金属（如金属铝）或者无机氧化物（如氧化硅）镀在基膜的表面，基膜可以采用PET ，PP 和PE 等常用塑料膜，镀层厚度从几十到几百纳米不等，该类产品具阻隔性能优异、透光性好、成本低廉和使用方便等优点，是目前高阻隔包装膜市场的热点。真空镀膜制备的陶瓷膜阻隔包装材料通常可以达到0．1克/平方米·天甚至更高，这是市场上的EVOH 、

PVDC 等塑料阻隔材料比较难达到的性能。目前，真空镀铝膜是市

场上常见的含有无机阻隔层高阻隔包装材料，该

产品通常可以达到1－10克/平方米·天的氧气和水气阻隔能力，市场上主要用来包装各种食品，如奶制品，各种干果饼干，茶叶香烟等。

真空镀膜技术制备高阻隔包装膜材料

市场上的真空镀膜技术制备高阻隔包装膜材料主要包括金属膜和陶瓷膜，其中金属膜主要为镀铝膜，陶瓷膜主要有氧化铝（Al 2O 3）膜和氧化硅（SiO 2）膜。

（一）镀铝膜生产工艺及应用